几种水陆交错带植物对底质氮磷释放的抑制作用

选取太湖贡湖湾水陆交错带内的黄菖蒲、双穗雀稗、李氏禾、黄花水龙及香菇草这5种植物,长江下游常见沙壤土、水陆交错带新生底质两种土壤,模拟扰动条件下5种水生植物对底质氮磷释放的抑制.结果表明,植物对底质总磷释放具有显著的抑制作用,双穗雀稗、香菇草、黄菖蒲可以将上覆水总磷浓度控制在0.02 mg·L~(-1),李氏禾、黄花水龙控制在0.03mg·L~(-1);李氏禾、黄花水龙试验组总磷释放率控制在0.1 d-1,双穗雀稗、香菇草、黄菖蒲试验组控制在0.05 d-1.植物生长增加了底质氮的赋存,带来底质氮释放的增加,而黄菖蒲、双穗雀稗则可以将底质总氮释放速率控制在0.02 d-1,上覆水总氮浓度控制在0.4 mg·L~(-1).植物须根根长密度、根重密度、根表面积密度成为抑制底质氮磷释放的主要因素,须根穿插增加底质中粒径≤50μm的颗粒物,从而减少了水体扰动造成的底质上扬;同时须根在生长过程增加底质总氮含量,吸收底质中的磷.5种水陆交错带植物正是通过上述两种机制抑制底质中氮磷的释放,其中黄菖蒲、双穗雀稗因为其发达的根系,抑制氮磷物质释放的效果最佳,其次为李氏禾、香菇草,黄花水龙对底质氮磷释放的抑制作用在5种植物中最小.     

鸢尾对石油烃污染土壤的修复以及根系代谢分析

本研究采用温室盆栽方式,探讨了野生花卉鸢尾(Iris pseudacorus L.)对大港油田石油烃污染土壤的修复能力,并对石油烃暴露下鸢尾根系代谢组学进行了分析.结果表明,鸢尾对石油烃含量≤40 000 mg·kg-1具有良好的耐性;鸢尾对高含量石油烃污染土壤的修复效果比较显著,当土壤石油烃含量为10 000、20 000和40 000 mg·kg-1时,其去除率分别为42.1%、33.1%和31.2%,明显高于空白对照组(31.8%、21.3%和11.9%)(P0.05).通过根系扫描,发现在10 000、20 000和40 000mg·kg-1的石油烃暴露下,根系比表面积均高于空白对照组.经聚类分析发现根系代谢从整体上发生了不同程度的变化,同时某些代谢物的含量或种类也发生了极显著的变化(P0.001).通过偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)发现11种代谢物(VIP值1.2),它们对根系比表面积的改变起到实质性的贡献.其中,5种与根系比表面积呈正相关,分别为草酸、乳酸、延胡索酸、磷酸和丙二酸,而与葡萄糖酸、尿苷、丁酸、麦芽糖、亚油酸和苯丙氨酸呈负相关.可见,鸢尾用于修复高含量石油烃污染土壤具有实践上的可行性,并且关于根系代谢分析有利于更好地理解植物对石油烃污染土壤的代谢响应并揭示其修复机制.     

樱桃萝卜对抗生素的富集及其潜在风险

为探究土壤抗生素污染的潜在生态和健康风险,于2021年6～9月进行温室土培樱桃萝卜试验,每隔6d向土壤中施用土霉素(OTC)或链霉素(STR)污水,并对其中生长的樱桃萝卜的生物量、萝卜组织抗生素含量和菌群耐药性进行分析.同时,通过风险商法、摄入量计算和小鼠饲喂试验对萝卜植株残留的抗生素和抗性细菌的潜在人体健康风险进行评估.结果表明,与未施用抗生素对照组相比,OTC的连续施用在第74d显著促进了萝卜植株生长,使其总生物量提高了23.1%,而STR的连续施用对萝卜植株的生长并无显著影响;萝卜植株对土壤中施入的两种抗生素均有一定的富集能力,STR在组织中的残留量高于的OTC1～2个数量级,抗生素在植物生长初期主要富集在叶中,生长后期在肉质根根颈部中的富集量显著增加(P<0.05);抗生素的施用使萝卜植株组织中可培养OTC和STR抗性细菌占总可培养细菌的比率分别增加了2.48×10^-6%～5.05×10^-4%和0.19%～3.32%;食用经抗生素暴露后的萝卜肉质根根颈部可增加机体对抗生素和抗生素抗性细菌的摄入量,但其健康风险较低(评估的风险商指...     

微纳米曝气对植物浮床处理支浜水脱氮效果的影响

为探索微纳米曝气技术对再力花植物浮床脱氮的影响,研究了不同曝气方式〔微纳米曝气组、鼓风曝气组、无曝气浮床(对照组)〕的处理效果. 结果表明,与对照组相比,微纳米曝气组对TN和NH₄+-N的去除率提高了13.35%和21.72%,而鼓风曝气组分别提高了5.64%和10.61%. 但微纳米曝气形成的富氧环境不利于NO₃--N的去除,去除率低于鼓风曝气组和对照组浮床. 微纳米曝气对植物的生长有显著改善,试验结束时植物生物量增加了65.38%,而鼓风曝气组、对照组分别只增加了21.05%及63.93%. 植物吸收的TN也存在显著差异,微纳米曝气组最高,为90.60 mg,鼓风曝气组为54.84 mg,对照组为63.42 mg. 微纳米曝气比鼓风曝气具有更好的充氧效果,可显著改变植物根系微环境,有利于植物根系氨化细菌、硝化细菌的生长,但不利于反硝化细菌的生长.      

不同浓度指数施肥对美丽异木棉等3个树种幼苗生长的影响

基于植物生长模型,考虑到植株体内养分含量的稳定性,本实验采用指数施肥法对美丽异木棉、红花荷和黄花风铃木3种华南地区常见园林树种幼苗进行N素指数施肥试验。结果表明,氮素指数施肥能给植物的生长、植物的根系和叶片带来显著的影响:(1)不同氮素处理间幼苗生长差异显著,其中美丽异木棉处理Ⅵ(5 000 mg)的苗高、地径及总干质量表现为最佳状态,红花荷与黄花风铃木的处理Ⅴ(4 000 mg)效果最好。3个树种幼苗各生长指标受N素影响的程度表现各不相同。(2)3个树种各处理间幼苗的根系变化有差异。美丽异木棉和红花荷幼苗根系的体积、表面积、投影面积均呈现出先上升后下降再上升的趋势。氮素对根系长度、根系的平均直径、根尖数、分叉数、交叉数的影响在3个树种上有不同的表现。(3)3个树种各处理间幼苗叶片的变化有显著差异。氮素对叶片的影响表现出相似的规律性变化,几乎所有幼苗的叶片长宽比随着氮素的施入,趋势基本保持稳定,而叶面积、叶片周长、穿孔数量等指标变化有差异。     

PGPR生物肥对甜樱桃(Cerasus pseudocerasus)根际土壤生物学特征的影响

利用保绿法和萝卜子叶增重法从7年生甜樱桃[Cerasus pseudocerasus(Lindl.)G.Don]根际土壤中,筛选具有促生作用的植物根际促生细菌YT-3(PGPR),以发酵好的鸡粪(DCM)为吸附载体制成甜樱桃专用的PGPR生物肥料(YMF),对比研究了YMF、普通生物肥(NMF)和DCM对樱桃根系和根际土壤生物学特征的影响.结果表明:YMF显著增加了根际土壤中细菌数量和微生物总量,真菌数量明显减少,但对放线菌数量影响差异不显著.YMF处理根系活力分别比NMF、DCM和CK提高了22.49%、13.25%和15.33%.PGPR生物肥料对樱桃根系生长和构建影响显著,YMF处理0～40 cm土壤剖面中根系重量尤其是毛细根重量显著增加.同NMF处理相比,YMF处理根际土壤的pH降低8.61%,阳离子代换能力显著提高.此外,YMF处理显著增加了根际土壤中养分离子的有效性,速效磷和有效钾含量分别增加17.21%和9.56%,但碱解氮含量差异不显著.因此,PGPR生物肥的施用在一定程度上改善了根际土壤的生态环境,提高了根际土壤中养分离子的有效性和养分保持能力,提高了根系活力,促进了表层土壤中(主要为0～40 cm)根系尤其是毛细根的生长.     

人工湿地植物根系分泌物与根际微环境相关性的研究进展

人工湿地中植物发挥着至关重要的作用.植物根系能向基质中释放糖类、酸类等分泌物,从而影响根际微生物种类及分布等微环境特征,因此植物根系分泌物与根际微环境的关系逐渐受到关注.综述了近10年来植物根系分泌物组成与分泌机理等方面的研究进展,分析了温度、pH值、光照等环境因子及养分含量、微生物等对根系分泌物的影响,探讨了根系分泌物在养分胁迫的改善、金属毒性的改善、对根际微生物的影响及化感作用等方面对微环境的影响.在此基础上提出明确植物根系分泌内在机制及其与植物抗逆性的关系等研究方向.     

放牧强度和短期休牧对青藏高原东部高寒草甸优势物种根系分泌速率的影响

根系分泌物是调节土壤养分循环的关键物质,对土壤微生物生理活性和有机物分解等土壤生态过程有关键影响.为了解放牧条件下根系分泌物分泌速率和变化规律,在放牧管理试验样地上,采用原位草本根系分泌物收集法,在生长旺季测定不同放牧强度(不放牧、轻度放牧、重度放牧)和放牧停止后1 d和21 d取样(视为短期休牧)青藏高原高寒草甸优势物种垂穗披碱草(Elymus nutans)的根系分泌速率.结果显示:放牧条件下,垂穗披碱草在生长旺季正午的根系分泌平均速率(以C计)为851.29μg g~(-1) h~(-1).放牧停止后1 d,不放牧、轻度放牧和重度放牧的根系分泌速率无显著差异;而放牧停止后21 d,轻度放牧的根系分泌速率[(1 032.33±53.63)μg g~(-1) h~(-1)]和地上生物量增量显著高于不放牧,重度放牧则与不放牧差异不显著.本研究表明,轻度放牧和适当短期休牧能够增加根系分泌速率,并可能通过正反馈作用刺激植物地上补偿生长.     

水稻幼苗对纳米氧化铜的吸收及根系形态生理特征响应

以纳米氧化铜nano-CuO(10, 100mg/L)为研究对象,以微米氧化铜micron-CuO(10, 100mg/L)及铜离子Cu2+(1.4, 2.3mg/L)为对照,通过水培实验,探讨水稻对nano-CuO的吸收积累及其根系形态和生理特征响应.结果表明,各浓度(10, 100mg/L)nano-CuO处理条件下,水稻根部及地上部铜含量(根351~1444mg/kg dw;地上部9~45mg/kg dw)总体高于micron-CuO处理(根248~817mg/kg dw;地上部1.57~1.60mg/kg dw)及Cu2+处理(根147~220mg/kg dw;地上部14~26mg/kg dw),且在水稻幼苗根及茎透射电镜图片中均观察到nano-CuO的存在,指示水稻可通过纳米颗粒的形式吸收、转运nano-CuO. Nano-CuO在水稻根细胞中主要存在于核内体中,指示内吞作用是其进入根细胞的主要方式. Nano-CuO对水稻幼苗根系有较强的毒性作用,对各根系形态指标的抑制率为28%~74%,其中总根长、根体积和比表面积为最敏感;nano-CuO的吸收累积及纳米效应是其水稻根系毒性的主要原因.低浓度nano-CuO (10mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力显著提高,总吸收面积和活跃吸收面积无显著差异;高浓度nano-CuO (100mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力和总吸收面积显著降低.     

槲皮黄素-3-α-阿拉伯糖苷胁迫下内生真菌对木麻黄幼苗根系形态和生理特性的影响北大核心CSCD

采用水培方式研究不同浓度化感物质槲皮黄素-3-α-阿拉伯糖苷（Q3A）胁迫对感染（EI）和未感染（EF）内生真菌的木麻黄幼苗根系形态和生理特性的影响.结果显示：不同浓度Q3A胁迫下,感染内生真菌能够有限缓解化感物质的胁迫,在中轻度胁迫（50、25、12.5 mg/L）下有明显的效果,表现在与木麻黄EF相比,木麻黄EI根系生物量、根系总长、根表面积显著增加;根系活力显著提升,根系渗透调节物质除可溶性蛋白含量显著增加外,可溶性糖、游离脯氨酸含量显著降低;根系抗氧化系统除谷胱甘肽还原酶（GR）活性显著降低,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、愈创木酚过氧化物酶（GPX）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、还原型抗坏血酸（AsA）和还原型谷胱甘肽（GSH）含量均能显著增强;过氧化氢（H2O2）、羟自由基（OH·）含量、超氧阴离子（O2^-）产生速率和膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量也显著降低;内生真菌缓解化感物质胁迫的有效浓度与木麻黄根系能够耐受的化感物质胁迫浓度存在一定相似性.上述研究表明内生真菌能在一定条件下缓解不同浓度化感物质槲皮黄素-3-α-阿拉伯糖苷胁迫对木麻黄幼苗根系生长的抑制和氧化损伤,提升木麻黄根系的抗逆性,在木麻黄根系适应化感胁迫的调节中起关键作用.